不同施氮量對短季棉生長發育及產量構成的影響

王海洋 王為 高進 施洋 王永慧 戚永奎 陳建平 葛兆建 潘宗瑾

摘要：為明確短季棉適宜的施氮量，進行不同施氮量（0、75、150、225、300 kg/hm2）對短季棉中棉所50生長發育及產量構成影響的研究。結果表明，不同施氮量對中棉所50生長發育影響較大。隨著施氮量的增大，棉株生育期會略推遲，株高先增高后略降低;果枝數、單株果節數均先增加后略降低。不同施氮量棉株結鈴分布總體表現為隨著施氮量增加，果枝變長，棉株成鈴向上、向外延伸，增加施氮量有利于提高上部鈴、外圍鈴的成鈴比例，中下部鈴、外圍鈴的比例則相對減少。不同施氮量處理對棉花產量形成及籽棉產量影響較大，隨著施氮量的增加，單株成鈴數、總鈴數、鈴質量均有先增加后減少的趨勢。增施氮肥使棉花子指略有提高，衣分、霜前花率略有下降。表明適當施氮量有利于提高短季棉的總鈴數和鈴質量，從而增加產量。隨著施氮量增加，不同處理籽棉產量有先增加后減少的趨勢，在江蘇沿海地區中等肥力土壤條件下短季棉施氮水平宜控制在225 kg/hm2左右，該條件下籽棉產量最高。

關鍵詞：施氮量;短季棉;生長發育;產量;構成因素

中圖分類號： S562.06 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）10-0109-05

收稿日期：2019-05-14

基金項目：國家重點研發計劃（編號：2018YFD0100405）; 轉基因重大專項（編號：2018ZX08009-18B）; 國家重點實驗室開放課題（編號：CB2019A05）; 國家星火計劃（編號：2015GA690024、2015GA690026）。

作者簡介：王海洋（1970—），男，江蘇阜寧人，副研究員，主要從事棉花栽培技術研究。E-mail：fnnwhy@163.com。

通信作者：潘宗瑾，助理研究員，主要從事棉花育種栽培研究。E-mail：ww462@126.com。

鹽城市地處江蘇沿海地區，是傳統的產糧大市，為充分利用棉花無限生長的習性，發揮個體生產潛力，鹽城地區通常采取棉花營養缽育苗移栽、寬行稀植、大水大肥 、主攻秋桃的高產栽培技術途徑[1]。特別是雜交棉推廣以來，逐步形成了以個體換群體、以時間換空間為顯著特點的雜交棉栽培技術體系[2]。在這種栽培方式下，棉花的單株生產力得到了充分發揮，在節約用種量、避免蕾期田間蔭蔽等方面十分有效[2]，但這種栽培方式的不足一是勞動強度大，二是育苗及生產周期長，受自然災害影響的風險增大，三是制缽、移栽、收花環節費時費工成本高，花工多，效益低，且棉花成熟吐絮期長，不利于發展機械化收花[1]。上述栽培方式已不適應當前新的生產形勢，加之江蘇沿海地區經濟較為發達，就業渠道較廣，農村勞動力轉移多，勞動力緊缺且成本較高，這種勞動密集型的棉花生產方式將無以為繼。同時，由于棉鈴形成的時空變化很大，大量依靠秋桃增產、棉株外圍鈴比例增加也導致棉花纖維品質降低，特別是纖維品質的一致性差[3]。棉花產量進一步提高受到單株生產力的限制，加之植棉比較效益降低，導致棉花種植面積大幅下降，棉花生產迫切需要省工簡化栽培新技術，研究和開發省工簡化的棉花種植技術十分必要[1]。因此，近年來棉花麥（油）后直播栽培已成為長江流域棉花栽培研究的熱點[4]。近年來，隨著經濟的發展、人口的增加，糧食安全越來越重要，出現了糧棉爭地的矛盾[5]。推廣麥后直播棉正是順應了新形勢的需求，短季棉具有生育期短、不早衰的優點，可在麥后直播，利于機械化播種，與傳統營養缽育苗移栽相比，不但省工省時，節約了生產成本，還節省了勞動力，且可實現麥棉兩熟，不影響糧食的產量，有效緩解糧棉爭地的矛盾，越來越受到重視[6]。王志勇等指出，我國棉花施肥存在有機肥投入不足，化肥用量不斷增加，養分施用不平衡，且單一施用化學肥料和氮肥不合理施用現象突出，造成氮肥利用率、棉花產量和品質下降、生產成本增加和環境污染，氮肥已成為土壤乃至地下水潛在的硝酸鹽或亞硝酸鹽污染源等一系列問題[7]。而棉花成鈴的時空分布對產量和品質也有較大的影響，在最佳成鈴部位多結鈴是高產優質的關鍵[8]。為此筆者于2017年進行了短季棉施氮量試驗，比較不同施氮量對短季棉生長發育和棉鈴時空分布及產量的影響，旨在明確江蘇沿海棉區短季棉高產與高效氮肥最佳施用量。以期為短季棉品種在江蘇沿海地區的推廣種植、增產增效提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 基本情況

供試品種為短季抗蟲棉中棉所50，由中國農業科學院棉花研究所育成。試驗于2017年在江蘇沿海地區農業科學院所試驗場進行，采用隨機區組設計，試驗地前茬為小麥，土質為沙壤土，土壤肥力中等。有機質含量為1.58%，速效磷含量為 16.5 mg/kg，速效鉀含量為241.0 mg/kg。試驗田間管理及病蟲害的防治均為常規管理。

1.2 試驗設計

試驗采用單因素設計，為小麥后直播，種植密度為5.25萬株/hm2，設5個施氮量處理：（1）0 kg/hm2 氮;（2）75 kg/hm2氮;（3）150 kg/hm2氮;（4）225 kg/hm2氮;（5）300 kg/hm2氮。試驗采用隨機區組排列，3次重復，四周設保護行。小區為5行區，行長5 m，寬4 m，小區面積20 m2，行距0.80 m，株距0.24 m。

1.3 試驗實施

2017年6月6日小麥后板茬免耕穴播種植，苗長至2張～3張真葉時定苗。氮肥在出苗后分2次施用，分別為是6月20日、8月7日，2次施用尿素量比例為4 ∶ 6。8月10日打頂。在全生育期觀察記錄生長發育情況。各小區籽棉前后收花3次，分收、分曬、分稱、分別計產，并分別進行考種及品質分析。于9月16日調查不同處理棉花株高、果枝臺數、大鈴、小鈴、花、蕾和脫落狀況，統計成鈴的空間分布。測定不同處理的中期花單鈴質量和小樣衣分。

1.4 統計分析

數據采用Excel 軟件進行統計與分析，采用Duncans新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對短季棉生育期的影響

從表1可以看出，在相同播種期的情況下，隨著施氮量的增加，現蕾期、開花期、吐絮期均略推遲，不同處理間現蕾期、開花期、吐絮期相差0～7 d。表明增加施肥量有助于植株個體營養生長發育，開花后隨著棉株的生長，田間蔭蔽逐漸加重，增加施肥量會導致棉株旺長，貪青遲熟。不同處理的開花期、吐絮期以處理1最早，處理5最遲，其他處理介于二者之間。

2.2 不同處理對短季棉農藝性狀的影響

從表2可以看出，不同處理隨施氮量增加，株高、單株果枝數、單株果節數均先明顯增加，后又略有減少，表明施氮量的增加可促進植株生長;氮肥過量時棉株易徒長，營養生長過旺，田間蔭蔽加重，影響生殖生長，株高降低，單株果節數、果枝數會略有減少。不同處理株高、單株果枝數、單株果節數均以處理4最高，處理5次之，處理1最低，其他處理介于中間。

2.3 不同施氮量對棉花成鈴空間分布的影響

2.3.1 不同施氮量對棉花成鈴垂直分布的影響

從表3可以看出，隨著施氮量增加，不同處理下部果枝的成鈴數明顯減少，以處理1最多，處理3次之;不同處理中部、上部果枝的成鈴數有先增加后減少的趨勢，均以處理4最多，中部果枝的成鈴數以處理2、處理3、處理4較多，上部果枝的成鈴數以處理4、處理5較多。從棉花上部、中部、下部3部位成鈴數占總成鈴數的比例來看，總體來看，以中部成鈴率最高。在不同施氮量處理下，隨著施氮量的增加，下部果枝成鈴數占總成鈴數的比例下降，而上部果枝成鈴數占總成鈴數的比例則相對上升。表明施氮量的變化對單株成鈴的垂直分布有明顯的影響，施氮量越高，棉株成鈴的重心越向上移。合理施氮有利于減少棉株中下部果枝幼鈴的脫落，增加了結鈴數[9]。

2.3.2 不同施氮量對棉花成鈴水平分布的影響 從表4可以看出，不同施氮量處理棉花果枝不同節位成鈴數均是由內向外降低，均以1～2果節最多，3～4 果節較少;從相同果節來看，不同處理隨著施氮量的增加，第1～2果節成鈴數占總成鈴的比例逐漸降低，第3～4果節單株成鈴數和占總成鈴數的比例均逐漸提高;第1～2果節成鈴數以處理3最高，處理4次之;第3～4果節成鈴數以處理4最高，處理5次之。總體上低施氮量處理外圍鈴數占總成鈴數的比例較低，高施氮量處理外圍鈴數占總成鈴數的比例較高，不同處理棉株果節成鈴數均是由內向外降低，不同處理、不同節位結鈴性狀存在差異，總的規律均為內圍鈴 >外圍鈴。從總體上看，在試驗設計的施氮量范圍內，隨施氮量增加，內圍鈴（第1、2果節成鈴數）占總成鈴數的比例降低;外圍鈴（第3、4果節成鈴數）占總成鈴數的比例提高。表明施氮量的變化對單株成鈴的水平分布也有明顯影響，施氮量增加，果枝延長，棉株成鈴向外延伸，增加施氮量有利于提高外圍鈴的成鈴比例[10]。因此在高產栽培的時候，應合理施氮（處理3、處理4），在保證內圍果節結鈴率的前提下，進一步增結外圍鈴，以提高產量[9]。

2.4 不同處理對棉花產量構成因素的影響

表5結果表明，不同施氮量處理對棉花產量構成因素的影響明顯。部分處理間的總鈴數差異達極顯著水平。隨著施氮量的增大，不同處理總鈴數有先增加后減少的趨勢。不同處理總鈴數以處理4最多，處理3次之，處理1最少。表明合理施氮可使總鈴數增加，原因是合理施氮提高了分生組織的生產力，使花芽數增加[9]。隨著施氮量的增大，不同處理單鈴質量有先增加后減少的趨勢，可能與高施氮處理外圍鈴所占比例較高、平均鈴質量低有一定的關系。不同處理單株成鈴數與單鈴質量以處理4最高，處理3次之，處理1最低。表明施氮量過少時植株生長量不足，單株成鈴數和總鈴數減少，鈴質量低;適當增加施氮量時，植株生長量增加，鈴質量、單株成鈴數和總鈴數增多;但施氮過量會導致棉株營養生長過于旺盛，田間蔭蔽加重，影響生殖生長，使有效成鈴數和鈴質量下降，導致籽棉產量降低[10]。子指、衣分測定結果表明，增施氮肥使棉花子指略有增加，衣分略有下降。表明過量施氮雖能使棉籽質量略有增加，但衣指和衣分卻有下降趨勢[9]。適當施氮有利于提高棉花總鈴數和鈴質量，從而增加產量[9]。

2.5 不同處理對棉花產量的影響

不同處理實收棉花產量差異較大，方差分析結果表明，不同處理間的籽棉產量差異達極顯著水平。隨著施氮量的增大，總體上籽棉產量有先增加后減少的趨勢（表5）。分析施氮量與籽棉產量之間的關系可得到方程y=-0.026 3x2+10112x+2 569.3，r2=0.804 9，從方程的性質來看，曲線是開口向下的拋物線（圖1），以處理4的籽棉產量最高，為3 760.0 kg/hm2，處理3次之，以處理1的籽棉產量最低，為2 705.0 kg/hm2，其他處理籽棉產量介于中間。隨著施氮量的增大，不同處理霜前花率有降低的趨勢。不同處理霜前花率以處理1最高，處理5最低，其他處理的霜前花率介于二者中間。試驗結果表明，不同施氮量對短季棉的生長發育和產量構成因素影響較大，對籽棉產量和霜前花率的影響也較大。一般情況下，施氮水平提高有助于植株個體生長發育，形成壯苗，表現在株高、果枝臺數和總果節數增加，尤其是單株鈴數增加，有利產量提高，但過高的施氮水平不僅會加劇群體與個體的矛盾，還會使棉株營養生長過于旺盛，棉田蔭蔽加重，光照不足，影響生殖生長，使其成鈴數減少、鈴質量降低、成熟推遲，引起減產和纖維品質下降，還會增加成本，對環境造成不利影響[7-8]。因此，短季棉施氮量要求控制在一個合理水平，并根據前作作物施肥情況、土壤肥力水平、播種期早晚和密度大小作適當調整。在江蘇沿海棉區中等肥力土壤條件下短季棉施氮水平宜控制在225 kg/hm2左右，籽棉產量可達最高水平。

3 結論與討論

在江蘇沿海棉區本試驗施氮量范圍內，施氮量的變化對單株成鈴的垂直分布和水平分布均有明顯的影響。棉花不同部位的果枝成鈴數均以中部果枝和果枝內圍（第1、2果節）最高。隨著施氮量的增加，上部果枝成鈴數和外圍鈴（第3～4果節成鈴）數占總成鈴數的比例上升，中下部鈴數和外圍鈴數的比例則相對減少。表明施氮量越高，棉株成鈴的重心越向上移，果枝越長，棉株成鈴越向上、向外延伸。在高產栽培條件下，應合理施氮，處理3、處理4的施氮水平較為合理，必須主攻中下部果枝的成鈴率和內圍1～2果節的成鈴率，減少棉株中下部果枝幼鈴的脫落，在保證內圍結鈴率的前提下，進一步增結上部鈴和外圍鈴，以提高產量[10]。

試驗結果表明，不同施氮量對短季棉的生長發育和產量構成因素影響較大，對籽棉產量、霜前花率和棉花經濟性狀的影響也較大。一般情況下，施氮水平提高有助于植株個體生長發育，形成壯苗，表現在株高、果枝數、單株果節數和單株干物質量增加，尤其是單株鈴數增加，從而促進增產，但是施氮量過高時營養生長過于旺盛，田間總生長量大，易導致群體過大，棉株光照不足，影響生殖生長，不利于提高總成鈴數和鈴質量，導致產量降低，在一定程度上延長了棉花的整個生育期，影響了棉花的成熟度和品質，增加了生產成本，影響了植棉效益。因此，施氮量要求控制在合理水平，并根據前作施肥情況、土壤肥力水平、播種期早晚和密度高低作適當調整。做到合理施氮是棉花獲得高產的關鍵因素，在江蘇沿海棉區中等肥力土壤條件下，施氮量宜控制在225 kg/hm2左右，在此條件下個體優勢和群體優勢得到最大的協調發展，生育進程較快，籽棉產量最高，霜前花率較高，是江蘇沿海棉區適宜的施氮量。略高于河南短季棉棉花高產適宜施氮量為165.60～195.00 kg/hm2的結果[8]，這是由于不同棉區的生態條件、品種、種植方式、密度及產量水平差異，以及氮磷鉀配比和前茬作物施肥情況等多種因素影響所致。在實際應用中，要結合上述情況靈活應用。

在適宜的施氮水平下，有利于減少棉株中下部果枝及內圍果節幼鈴的脫落，提高單株結鈴數，促進增結伏桃，顯著增加總鈴數。同時有利于提高衣分、單鈴籽棉質量和鈴殼比，提高光合產物的經濟利用率[9]。對照目前生產中熟棉的常規施氮量，短季棉在氮肥用量上可較常規棉節省40%左右;由于生育期短，在合理施氮條件下開花、結鈴、吐絮集中，霜前皮棉比例高達 85%～90%。

現代植棉還應考慮高產和高效之間的關系，高產不一定高效，本試驗施氮量150 kg/hm2雖比施氮量225 kg/hm2產量略低，但降低施氮量可減少植棉經濟和環境成本，提高效益。今后植棉應綜合考慮各方面的因素，在確定施氮量時應該將高效作為首要目標進行考慮。

相關研究發現，棉田氮肥利用率會隨施氮量的增加而減少[11-12]，施氮能顯著增加棉花產值，顯著提高棉花產量和單株成鈴數，氮肥利用率隨施氮量的增加而降低[13-14]。段云佳等的研究結果表明，過多過少施氮會推遲棉株干物質積累起始時間和最大積累速率出現時間，均不利于棉花光合產物特征參數的協調[15]。本研究結果表明，施氮能明顯增加棉花單株成鈴數、產量，同時還表明，隨著施氮量的增大，會降低棉花的霜前花率。

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